Une expédition de collecte de micrométéorites a eu lieu dans les régions centrales du continent Antarctique en janvier 2000, grâce au soutien logistique et financier de l'Institut français pour la recherche et la technologie polaires (IFRTP). Les premières analyses effectuées au Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM) du CNRS/IN2P3* montrent qu'il est possible, en faisant fondre et en filtrant plusieurs mètres cubes de neige de surface, de collecter plusieurs dizaines de grains d'origine extraterrestre. Une prochaine expédition est en préparation pour la fin 2001.

© Carte IFRTP

Les micrométéorites sont des grains de poussière interplanétaire de taille inférieure à 0,5 millimètres qui se déposent chaque jour sur notre planète. Certaines d'entre elles, les sphérules cosmiques qui ont fondu lors de leur entrée dans l'atmosphère, sont connues depuis un siècle. En 1987, Michel Maurette, directeur de recherche au Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM), découvrit, dans les champs de glace bleue de Cap Prudhomme (Terre Adélie, Antarctique), une nouvelle sorte de micrométéorites qui n'ont pas fondu lors de l'entrée atmosphérique. L'analyse de leurs compositions minéralogique, chimique et isotopique a révélé qu'elles s'apparentent à une classe rare de météorites, les chondrites "carbonées-hydratées"1 (moins de 2 % des chutes de météorites).

Ce lien de parenté indique qu'elles font partie des objets les plus primitifs de notre système solaire. Elles pourraient avoir joué un rôle important dans la formation de l'atmosphère et des océans, et dans l'apparition de la vie sur la Terre primitive : c'est le scénario EMMA (Early Micro Meteorites Accretion) proposé par Michel Maurette. S'il a été bien établi depuis lors que les micrométéorites représentent l'apport dominant de matière extraterrestre sur notre planète, la valeur précise de leur flux contem-porain reste encore à déterminer.

LA STATION CONCORDIA (ANTARCTIQUE, SITE DU DOME C)

Depuis quelques années, l'Institut français pour la recherche et la technologie polaires (IFRTP) s'est engagé, en collaboration avec son homologue italien, dans la construction de la station Concordia, une base scientifique permanente située dans les régions centrales antarctiques sur le site de Dôme C (S75°, E123°). Peu de pays (États-Unis, Russie, Japon) possèdent de telles bases très éloignées des côtes. Le site de Dôme C présente des avantages considérables pour la recherche de poussières cosmiques. À 3 200 mètres d'altitude, c'est l'un des déserts les plus froids (- 30°C à - 80°C) et les plus secs du globe, et le taux de précipitation y est remarquablement constant (~ 3,5 g d'équivalent eau /cm2/an). Situé à 1 100 kilomètres des côtes, ce site est très isolé de toute source de poussières d'origine terrestre et sa neige de surface est séparée du lit rocheux par une épaisseur de glace de 4 kilomètres. Piégées dans une neige de surface très pure, les micrométéorites y sont donc conservées à basse température sans subir d'altération (mécanique, aqueuse ou biologique).

La future base polaire CONCORDIA est située à Dôme C (S75°, E123°), dans les régions centrales du continent Antarctique. © Carte IFRTP

En janvier 2000, un premier programme de collecte de micrométéorites a permis de prélever, à 3 kilomètres de la station Concordia, 13 mètres cubes de neige. Cette neige a été fondue puis filtrée sur le site, grâce à un dispositif expérimental de fonte conçu et réalisé en partenariat avec le groupe industriel Chaffoteaux & Maury. Ce travail de terrain, effectué dans des conditions très propres, a permis de collecter quelques centaines de grains de poussière, congelés dès leur extraction. Leur minéralogie a été étudiée en collaboration avec Géro Kurat du Musée d'Histoire Naturelle de Vienne (Autriche) et John Bradley (MVA-Inc., États-Unis).

Les résultats obtenus ont permis d'établir clairement l'origine extraterrestre de plusieurs dizaines de ces grains, de tailles comprises entre 30 et 270 micromètres. À partir de cette analyse, une première limite inférieure pour le flux contemporain de micrométéorites a pu être déduite : au moins 6 000 tonnes de ces micrométéorites arriveraient sur Terre chaque année. En outre, les excellentes conditions de conservation des poussières dans la neige de Dôme C ont permis de découvrir une nouvelle famille de micrométéorites : des grains très friables absents des collections de micrométéorites polaires réunies à ce jour.

Une nouvelle famille de micrométéorites : des grains très friables collectés à Concordia en janvier 2000. Image MEB, MHN de Vienne, Autriche

Certaines micrométéorites possèdent des phases réfractaires formées à haute température lors de la naissance du système solaire. Ces phases seront prochainement analysées afin de rechercher l'éventuelle présence de descendants d'isotopes radioactifs formés à cette même époque et bloqués en leur sein depuis lors. Ces analyses devraient permettre de mieux comprendre les phénomènes d'irradiation qui ont eu lieu dans le système solaire primitif. Une mesure des teneurs totales de ces micrométéorites en isotopes radioactifs formés plus récemment sera également effectuée avec l'équipe de Spectrométrie de masse par accélérateur du Tandetron de Gif-sur-Yvette. Cette étude pourrait fournir de précieux renseignements sur l'irradiation récente de ces poussières lors de leur trajet depuis leur corps parent (comète et/ou astéroïde) jusqu'à leur capture dans les glaces polaires de notre planète.

Grâce à cette première campagne de recherche de micrométéorites à CONCORDIA, l'efficacité du dispositif de collecte a pu être améliorée. La prochaine expédition, prévue pour la fin de l'année 2001, aura deux objectifs : effectuer, en faisant fondre davantage de neige, une mesure précise du flux contemporain de micrométéorites ; et rechercher si la couche de neige située à 3,5 mètres de profondeur, tombée il y a 35 ans, recèle des micrométéorites d'origine cométaire provenant de l'averse historique d'étoiles filantes de 1966 (Les Léonides).

* Institut national de physique nucléaire et de physique des particules.

¹ Les météorites carbonées contiennent plus de carbone et d'eau que les météorites "ordinaires". Elles sont principalement constituées d'assemblages primordiaux très déséquilibrés de minéraux anhydres et hydratés. Certains constituants de ces météorites (les inclusions réfractaires) remontent à l'époque de la formation du système solaire (~ 4,5 milliards d'années).